(57)【要約】【課題】  転がり軸受ユニットの転がり接触部に、剥離、亀裂等の欠陥に基づく異常が発生しているか否かを判定する為の構造を、低コストで実現する。【解決手段】  転動体８ａ、８ｂの公転速度を表す信号を利用して、上記転がり軸受ユニットの異常の有無を判定する。この為に、その時点での上記各転動体８ａ、８ｂの公転速度の変化状態である実変化状態を、メモリに記憶させた正常変化状態と比較する。そして、この実変化状態と正常変化状態との間に、予め設定した閾値を越える差が存在する場合に、上記転がり軸受ユニットに異常があると判定する。【選択図】  図１
2005265035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受ユニットと、公転速度検出用センサと、判定器とを備え、
このうちの転がり軸受ユニットは、内周面に外輪軌道を有する外輪相当部材と、この外輪相当部材の内径側にこの外輪相当部材と同心に配置された、外周面に内輪軌道を有する内輪相当部材と、この内輪軌道と上記外輪軌道との間に設けられた複数個の転動体とを備えたものであり、
上記公転速度検出用センサは、上記各転動体の公転速度を検出するものであり、
上記判定器は、この公転速度検出用センサの検出信号により求められる、その時点での上記各転動体の公転速度の変化状態である実変化状態を、メモリに記憶させた正常変化状態と比較し、この実変化状態と正常変化状態との間に、予め設定した閾値を越える差が存在する場合に、上記転がり軸受ユニットに異常がある旨を表す信号を出すものである
異常検出機能を備えた転がり軸受ユニット。
【請求項２】
各転動体に接触角を付与すると共に、外輪軌道と内輪軌道との間に設けられた１列の転動体の公転速度を検出する１個の公転速度検出用センサに加えて、転がり軸受ユニット部分に存在する、上記１列の転動体の公転速度とは別の、回転方向に関する速度を検出する別の速度検出用センサを設け、更に、この別の速度検出用センサの検出信号と上記公転速度検出用センサの検出信号とに基づいて外輪相当部材と内輪相当部材との間に作用する荷重を求める演算器を備えた、請求項１に記載した異常検出機能を備えた転がり軸受ユニット。
【請求項３】
判定器は、実変化状態での公転速度の変動が正常変化状態での公転速度の変動よりも大きくなった場合に、転がり軸受ユニットに異常がある旨を表す信号を出す、請求項１〜２の何れかに記載した異常検出機能を備えた転がり軸受ユニット。
【請求項４】
判定器は、公転１次の周波数よりも高い周波数帯域で、実変化状態での公転速度の変動が正常変化状態での公転速度の変動よりも大きくなった場合に、転がり軸受ユニットに異常がある旨を表す信号を出す、請求項３に記載した異常検出機能を備えた転がり軸受ユニット。
【請求項５】
１列の転動体の公転速度とは別の、回転方向に関する速度が、外輪相当部材と内輪相当部材とのうちの一方で使用時に回転する、回転側軌道輪の回転速度であり、別の速度検出用センサが、この回転速度を検出する為の回転速度検出用センサである、請求項２に記載した異常検出機能を備えた転がり軸受ユニット。
【請求項６】
判定器は、実変化状態での公転速度と回転速度との比の変動が、正常変化状態での公転速度と回転速度との比の変動よりも大きくなった場合に、転がり軸受ユニットに異常がある旨を表す信号を出す、請求項５に記載した異常検出機能を備えた転がり軸受ユニット。    
【請求項７】
判定器は、公転１次の周波数よりも高い周波数帯域で、実変化状態での公転速度と回転速度との比の変動が、正常変化状態での公転速度と回転速度との比の変動よりも大きくなった場合に、転がり軸受ユニットに異常がある旨を表す信号を出す、請求項６に記載した異常検出機能を備えた転がり軸受ユニット。
【請求項８】
判定器は、実変化状態に関する公転速度変動の周期分析を行なってから、予めメモリに記憶された正常変化状態に関する公転速度変動の周期分析と比較し、これら両状態の公転速度変動の周期に予め設定した閾値を越える差が存在する場合に、転がり軸受ユニットに異常がある旨を表す信号を出す、請求項１〜２の何れかに記載した異常検出機能を備えた転がり軸受ユニット。
【請求項９】
判定器は、実変化状態に関する公転速度と、外輪相当部材と内輪相当部材とのうちの一方の軌道輪で使用時に回転する回転側軌道輪の回転速度との比の変動の周期分析を行なってから、予めメモリに記憶された正常変化状態に関する公転速度と回転側軌道輪の回転速度との比の変動の周期分析と比較して、これら両状態の比の変動の周期に予め設定した閾値を越える差が存在する場合に、転がり軸受ユニットに異常がある旨を表す信号を出す、請求項１〜２の何れかに記載した異常検出機能を備えた転がり軸受ユニット。
【請求項１０】
判定器は、実変化状態に関する公転速度変動を包絡線処理した波形の周波数分析を行なってから、予めメモリに記憶された正常変化状態に関する公転速度変動を包絡線処理した波形の周波数分析の結果と比較して、これら両状態の公転速度変動の周期に予め設定した閾値を越える差が存在する場合に、転がり軸受ユニットに異常がある旨を表す信号を出す、請求項１〜２の何れかに記載した異常検出機能を備えた転がり軸受ユニット。
【請求項１１】
判定器は、実変化状態に関する公転速度と回転側軌道輪の回転速度との比の変動を包絡線処理した波形の周波数分析を行なってから、予めメモリに記憶された正常変化状態に関する公転速度と回転側軌道輪の回転速度との比の変動を包絡線処理した波形の周波数分析の結果と比較して、これら両状態の比の変動の周期に予め設定した閾値を越える差が存在する場合に、転がり軸受ユニットに異常がある旨を表す信号を出す、請求項５に記載した異常検出機能を備えた転がり軸受ユニット。
【請求項１２】
判定器は、実変化状態に関する公転速度と回転側軌道輪の回転速度との比の絶対値が閾値を越えた場合に、転がり軸受ユニットに異常がある旨を表す信号を出す、請求項５に記載した異常検出機能を備えた転がり軸受ユニット。
【請求項１３】
外輪相当部材の内周面に形成した複列の外輪軌道と、内輪相当部材の外周面に形成した複列の内輪軌道との間に、各軌道列毎に複数個ずつの転動体を設けており、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材とのうちの一方の軌道輪に車輪を支持固定し、他方の軌道輪を懸架装置に支持固定した状態で使用される、請求項１〜１２の何れかに記載した異常検出機能を備えた転がり軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明の対象となる異常検出機能を備えた転がり軸受ユニットは、例えば、自動車、鉄道車両等の車両の車輪を支持する為の転がり軸受ユニットが、転がり疲れ寿命等により運転不能になる以前にその兆候を検出するものである。特に、上記車両の走行安定性確保を図る為に、上記転がり軸受ユニットに負荷される荷重（ラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方）を測定する構造と組み合わせる事で、上記兆候を検知できる構造を低コストで実現できる。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車の車輪は懸架装置に対し、複列アンギュラ型の転がり軸受ユニットにより回転自在に支持する。この様な転がり軸受ユニットは、長期間に亙る使用により、或は脱輪や路肩への乗り上げ等で設計値を大きく越える荷重が加わる事により、転がり接触面に剥離、圧痕等の欠陥（損傷、異常）が発生し、車輪を円滑に回転支持する事ができなくなる。この様な欠陥が発生した場合、直ちに車両の運行が不能になる事はないが、そのまま放置した場合には走行不能になり、修理工場まで自走する事ができなくなる。
【０００３】
この様な事情に鑑みて特許文献１には、自動車の車輪を支持する為の転がり軸受ユニットの外輪に嵌合固定したカバーに加速度センサを設けた構造が記載されている。この様な従来構造の場合、寿命が近づいた転がり軸受ユニットに発生する振動を上記加速度センサにより検出し、運転者に修理を促す警報を発する。この為に運転者は、走行不能になる以前に上記転がり軸受ユニットの寿命が近い事を知って、車両を修理工場まで自走させる事ができる。
【０００４】
尚、転がり軸受ユニットの寿命予知の為の技術としては、上記特許文献１に記載されたものの他にも、特許文献２、３に記載されたものが知られている。このうちの特許文献２に記載された構造は、上記特許文献１に記載されたものと同様に、転がり軸受に付設した加速度センサの検出信号に基づいて、この転がり軸受の異常の有無を判定するものである。又、特許文献３に記載された構造は、転がり軸受のアコースティックエミッションをＡＥセンサにより検出して、この転がり軸受の異常の有無を判定するものである。
【０００５】
上述の特許文献１〜３に記載されている構造の場合には、転がり軸受の異常の有無を判定する為に、この転がり軸受に専用のセンサを組み込んでいる。即ち、特許文献１、２に記載された構造の場合には振動を検出する加速度センサを、特許文献３に記載された構造の場合にはアコースティックエミッションを検出する為のＡＥセンサを、それぞれ上記異常の有無を判定するだけの為に設けている。この為、この異常の有無を判定する為の構造のコストが嵩む事が避けられない。これに対して、他の用途に使用するセンサの信号を利用して、上記異常の有無を判定できる構造を実現できれば、当該構造のコスト低減を図れる。
【０００６】
一方、自動車の走行安定性を確保する為に、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）やトラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）、更にはビークルスタビリティコントロールシステム（ＶＳＣ）等の車両用走行安定化装置が使用されている。この様な各種車両用走行安定化装置を制御する為には、車輪の回転速度、車体に加わる各方向の加速度、ヨーレート等の信号が必要になる。そして、より高度の制御を行なう為には、車輪を介して上記転がり軸受ユニットに加わる荷重（ラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方）の大きさを知る事が好ましい場合がある。
【０００７】
この様な場合に使用可能な構造として従来から、特許文献４〜６に記載された構造が知られている。このうちの特許文献４に記載された構造は、変位センサにより、外輪相当部材と内輪相当部材との間の、径方向に関する相対的変位量を測定し、この変位量に基づいて、車輪支持用転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重を測定するものである。又、特許文献５に記載された構造は、車輪支持用転がり軸受ユニットの外輪の外周面に形成したフランジとナックルとの間に荷重センサを挟持し、この荷重センサの検出信号に基づいて、上記車輪支持用転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重を測定するものである。更に、特許文献６に記載された構造は、一部の剛性を低くした外輪相当部材の振動周波数から転動体の公転速度を求め、この公転速度に基づいて、転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重を測定するものである。
【０００８】
この様な特許文献４〜６に記載された、転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、実用化する上で、それぞれ次の様な問題がある。先ず、特許文献４に記載された構造の場合には、ラジアル荷重に基づく、外輪相当部材と内輪相当部材との間の径方向に関する変位量は僅かである為、このラジアル荷重を精度良く求める為には、上記変位センサとして、高精度のものを使用する必要がある。高精度の非接触式センサは高価である為、荷重測定装置付転がり軸受ユニット全体としてコストが嵩む事が避けられない。
【０００９】
又、特許文献５に記載された構造の場合には、ナックルに対し外輪相当部材を支持固定する為のボルトと同数だけ、荷重センサを設ける必要がある。この為、荷重センサ自体が高価である事と相まって、転がり軸受ユニットの荷重測定装置全体としてのコストが相当に嵩む事が避けられない。又、特許文献６に記載された構造は、外輪相当部材の一部の剛性を低くする必要があり、この外輪相当部材の耐久性確保が難しくなる可能性がある。又、この外輪相当部材の振動周波数から転動体の公転速度を求める為、この公転速度を正確に測定できないと言った問題もある。
【００１０】
この様な事情に鑑みて本発明者等は先に、複列アンギュラ型玉軸受である転がり軸受ユニットを構成する１対の列の転動体（玉）の公転速度に基づいて、この転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重又はアキシアル荷重を測定する、転がり軸受ユニットの荷重測定装置に関する発明を行なった（特願２００４−７６５５号）。図１は、この先発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置を示している。荷重測定装置を組み込んだ複列転がり軸受ユニットの構造及び作用に関しては、従来から広く知られている複列転がり軸受ユニットと同様であるから、詳しい説明は省略し、以下、荷重測定装置の構造に就いて説明する。  
【００１１】
この先発明の構造では、外輪相当部材であると共に静止側軌道輪である外輪１の軸方向中間部で複列の外輪軌道２、２の間部分に形成した取付孔３にセンサユニット４を挿通し、このセンサユニット４の先端部５を、上記外輪１の内周面から突出させている。この先端部５には、１対の公転速度検出用センサ６ａ、６ｂと、１個の回転速度検出用センサ７とを設けている。そして、このうちの各公転速度検出用センサ６ａ、６ｂの検出部を、複列に配置された各転動体８ａ、８ｂを回転自在に保持した各保持器９ａ、９ｂに設けた、公転速度検出用エンコーダ１０ａ、１０ｂに近接対向させて、各転動体８ａ、８ｂの公転速度を検出自在としている。又、上記回転速度検出用センサ７の検出部を、内輪相当部材であると共に回転側軌道輪であるハブ１１の中間部に外嵌固定した回転速度検出用エンコーダ１２に近接対向させて、このハブ１１の回転速度を検出自在としている。この様な構成を有する先発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置によれば、上記外輪１と上記ハブ１１との間に加わる荷重（ラジアル荷重とアキシアル荷重とのうちの一方又は双方）を求められる。
【００１２】
即ち、上述の様な先発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、図示しない演算器が、上記各センサ６ａ、６ｂ、７から送り込まれる検出信号に基づいて、上記外輪１と上記ハブ１１との間に加わるラジアル荷重とアキシアル荷重とのうちの一方又は双方の荷重を算出する。例えば、このラジアル荷重を求める場合に上記演算器は、上記各公転速度検出用センサ６ａ、６ｂが検出する各列の転動体８ａ、８ｂの公転速度の和を求め、この和と、上記回転速度検出用センサ７が検出する上記ハブ１１の回転速度との比に基づいて、上記ラジアル荷重を算出する。又、上記アキシアル荷重は、上記各公転速度検出用センサ６ａ、６ｂが検出する各列の転動体８ａ、８ｂの公転速度の差を求め、この差と、上記回転速度検出用センサ７が検出する上記ハブ１１の回転速度との比に基づいて算出する。この点に就いて、図２〜４を参照しつつ説明する。尚、以下の説明は、アキシアル荷重Ｆｙが加わらない状態での、上記各列の転動体８ａ、８ｂの接触角αa 、αb が互いに同じであるとして行なう。
【００１３】
図２は、上述の図１に示した車輪支持用の転がり軸受ユニットを模式化し、荷重の作用状態を示したものである。複列の内輪軌道１４、１４と複列の外輪軌道２、２との間に複列に配置された転動体８ａ、８ｂには予圧Ｆ0 、Ｆ0 を付与している。又、使用時に上記転がり軸受ユニットには、車体の重量等に対する反作用として路面側から、ラジアル荷重Ｆｚが加わる。更に、旋回走行時に加わる遠心力等により、アキシアル荷重Ｆｙが加わる。これら予圧Ｆ0 、Ｆ0 、ラジアル荷重Ｆｚ、アキシアル荷重Ｆｙは、何れも上記各転動体８ａ、８ｂの接触角α（αa 、αb ）に影響を及ぼす。そして、この接触角αa 、αb が変化すると、これら各転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc が変化する。これら各転動体８ａ、８ｂのピッチ円直径をＤとし、これら各転動体８ａ、８ｂの直径をｄとし、上記各内輪軌道１４、１４を設けたハブ１１の回転速度をｎi とし、上記各外輪軌道２、２を設けた外輪１の回転速度をｎo とすると、上記公転速度ｎc は、次の（１）式で表される。
ｎc ＝｛１−（ｄ・cosα／Ｄ）・（ｎi ／２）｝＋｛１＋（ｄ・cosα／Ｄ）・（ｎo ／２）｝  −−−  （１）
【００１４】
この（１）式から明らかな通り、上記各転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc は、これら各転動体８ａ、８ｂの接触角α（αa 、αb ）の変化に応じて変化するが、上述した様にこの接触角αa 、αb は、上記ラジアル荷重Ｆｚ及び上記アキシアル荷重Ｆｙに応じて変化する。従って上記公転速度ｎc は、これらラジアル荷重Ｆｚ及びアキシアル荷重Ｆｙに応じて変化する。本例の場合、上記ハブ１１が回転し、上記外輪１が回転しない為、具体的には、上記ラジアル荷重Ｆｚに関しては、図３に示す様に、大きくなる程上記公転速度ｎc が遅くなる。この図３中、実線イは、ラジアル荷重Ｆｚを支承する割合の大きい側の転動体８ｂ、８ｂに関する、破線ロは同じくラジアル荷重Ｆｚを支承する割合の小さい側の転動体８ａ、８ａに関する、それぞれの公転速度ｎc （とハブ１１の回転速度との比）とラジアル荷重Ｆｚとの関係を示している。又、アキシアル荷重Ｆｙに関しては、図４に示す様に、このアキシアル荷重Ｆｙを支承する列の転動体８ａ、８ａの公転速度ｎc が速くなり（図４の破線ハ参照）、このアキシアル荷重Ｆｙを支承しない列の転動体８ｂ、８ｂの公転速度ｎc が遅くなる（図４の実線ニ参照）。従って、上記各列の転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc に基づいて、上記ラジアル荷重Ｆｚ及びアキシアル荷重Ｆｙを求められる事になる。
【００１５】
但し、上記公転速度ｎc の変化に結び付く上記接触角αは、上記ラジアル荷重Ｆｚと上記アキシアル荷重Ｆｙとが互いに関連しつつ変化するだけでなく、上記予圧Ｆ0 、Ｆ0 によっても変化する。又、上記公転速度ｎc は、上記ハブ１１の回転速度ｎi に比例して変化する。この為、これらラジアル荷重Ｆｚ、アキシアル荷重Ｆｙ、予圧Ｆ0 、Ｆ0 、ハブ１１の回転速度ｎi を総て関連させて考えなければ、上記公転速度ｎc を正確に求める事はできない。このうちの予圧Ｆ0 、Ｆ0 は、運転状態に応じて変化するものではないので、初期設定等によりその影響を排除する事は容易である。これに対して上記ラジアル荷重Ｆｚ、アキシアル荷重Ｆｙ、ハブ１１の回転速度ｎi は、運転状態に応じて絶えず変化するので、初期設定等によりその影響を排除する事はできない。
【００１６】
この様な事情に鑑みて先発明では、前述した様に、ラジアル荷重Ｆｚを求める場合には、前記各公転速度検出用センサ６ａ、６ｂが検出する各列の転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc の和を求める事により、上記アキシアル荷重Ｆｙの影響を少なくしている。又、アキシアル荷重Ｆｙを求める場合には、上記各列の転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc の差を求める事により、上記ラジアル荷重Ｆｚの影響を少なくしている。更に、何れの場合でも、上記和又は差と、前記回転速度検出用センサ７が検出する上記ハブ１１の回転速度ｎi との比に基づいて上記ラジアル荷重Ｆｚ又は上記アキシアル荷重Ｆｙを算出する事により、上記ハブ１１の回転速度ｎi の影響を排除している。但し、上記アキシアル荷重Ｆｙを、上記各列の転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc の比に基づいて算出する場合には、上記ハブ１１の回転速度ｎi は、必ずしも必要ではない。
【００１７】
尚、上記各公転速度検出用センサ６ａ、６ｂの信号に基づいて上記ラジアル荷重Ｆｚとアキシアル荷重Ｆｙとのうちの一方又は双方の荷重を算出する方法は、他にも各種存在するが、この様な方法に就いては、前述の特願２００４−７６５５号に詳しく説明されているし、本発明の要旨とも関係しないので、詳しい説明は省略する。
又、図１に示した構造は、上記各公転速度検出用センサ６ａ、６ｂと上記回転速度検出用センサ７とを、単一のセンサユニット４の先端部５に保持した構造であるが、これら各センサ６ａ、６ｂ、７は、別々に設置しても良い。例えば、図５に示す様に、１対の公転速度検出用センサ６ａ、６ｂを、センサユニット４ａの先端部５ａに保持し、回転速度検出用センサ７ａを、外輪１の内端部に嵌合固定したカバー１３に保持しても良い。この場合、回転速度検出用エンコーダ１２ａは、ハブ１１の内端部に嵌合固定する。
【００１８】
何れにしても、上述の様な転がり軸受ユニットの荷重測定装置により測定した荷重（ラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方）は、路面と車輪（タイヤ）との接触面で生じている荷重と等価である。従って、上記測定した荷重に基づいて車両の走行状態を安定化させる為の制御を行なえば、車両の姿勢が不安定になる事を予防するフィードフォワード制御が可能になる等、車両の走行安定性確保の為の高度な制御が可能になる。
【００１９】
上述の様に先発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合には、各転動体８ａ、８ｂを回転自在に保持した各保持器９ａ、９ｂに設けた公転速度検出用エンコーダ１０ａ、１０ｂを利用して、上記各転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc を求める。この為、これら各転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc 、延いては上記外輪１と上記ハブ１１との間に加わる荷重を正確に求められる。即ち、上記転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc やこのハブ１１の回転速度ｎi を検出して上記荷重を算出するので、寸法精度や熱による温度変化に伴う寸法変化、クロストーク成分の影響も受けにくく、低コストで高精度の荷重測定が可能になる。本発明者は、この様な先発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置に組み込む、上記各公転速度検出用センサ６ａ、６ｂの検出信号を利用して、転がり軸受ユニットの異常の有無を判定できる様にすれば、異常の有無を判定する為の構造を低コストで実現できると考えた。
【００２０】
【特許文献１】実用新案登録第２５４３３６９号公報
【特許文献２】特開平３−２２１３５４号公報
【特許文献３】特公平６−５１９５号公報
【特許文献４】特開２００１−２１５７７号公報
【特許文献５】特開平３−２０９０１６号公報
【特許文献６】特公昭６２−３３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、転がり軸受ユニットを構成する転動体の公転速度を表す信号を利用して転がり軸受ユニットの異常の有無を判定する事により、この転がり軸受ユニットの異常の有無を判定する為の構造を低コストで実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の異常検出機能を備えた転がり軸受ユニットは、転がり軸受ユニットと、公転速度検出用センサと、判定器とを備える。
このうちの転がり軸受ユニットは、内周面に外輪軌道を有する外輪相当部材と、この外輪相当部材の内径側にこの外輪相当部材と同心に配置された、外周面に内輪軌道を有する内輪相当部材と、この内輪軌道と上記外輪軌道との間に設けられた複数個の転動体とを備えたものである。
又、上記公転速度検出用センサは、上記各転動体の公転速度を検出するものである。
更に、上記判定器は、この公転速度検出用センサの検出信号により求められる、その時点での上記各転動体の公転速度の変化状態である実変化状態を、メモリに記憶させた正常変化状態と比較する。そして、この実変化状態と正常変化状態との間に、予め設定した閾値を越える差が存在する場合に、上記転がり軸受ユニットに異常がある旨を表す信号を出すものである。
【発明の効果】
【００２３】
上述の様に構成する本発明の異常検出機能を備えた転がり軸受ユニットは、転がり軸受ユニットを構成する転動体の公転速度を表す信号を利用して転がり軸受ユニットの異常の有無を判定する事により、この転がり軸受ユニットの異常の有無を判定する為の構造を低コストで実現できる。
【００２４】
即ち、転がり軸受ユニットの転がり接触部に剥離、圧痕等の異常が発生した場合には、外輪相当部材と内輪相当部材とのうちの一方の軌道輪であって使用時に回転する回転側軌道輪の回転速度に関係なく、上記各転動体の公転速度が変動する。例えば、この回転速度が一定である場合でも、この公転速度が大きく変動する。又、この回転速度が変化する場合、これら公転速度と回転速度との比が大きく変動する。
【００２５】
例えば、上記外輪相当部材と内輪相当部材とのうちの他方の軌道輪である静止側軌道輪の軌道面（静止側軌道）に異常が発生した場合には、上記各転動体の数ｚと、これら各転動体の公転周波数ｆc との積ｚ・ｆc 、又は、ｎ・ｚ・ｆc （ｎは自然数で、ｎ・ｚ・ｆc はｚ・ｆc の高次成分）で表される周波数の変動が発生する。又、上記回転側軌道輪の軌道面（回転側軌道）に異常が発生した場合には、この回転側軌道輪の回転周波数ｆr と上記各転動体の公転周波数ｆc との差と、これら各転動体の数ｚとの積（ｆr −ｆc ）・ｚ、又は、ｎ・（ｆr −ｆc ）・ｚの高次成分で表される周波数の変動が発生する。更に、上記各転動体のうちの何れかの転動体の転動面に異常が発生した場合には、当該転動体の自転周波数ｆb 、又は、ｎ・ｆb （ｆb の高次成分）で表される周波数の変動が発生する。
【００２６】
本発明の異常検出機能を備えた転がり軸受ユニットの場合には、公転速度検出用センサにより上記各転動体の公転速度を検出するので、この公転速度の変動を検知する事で、異常が発生した事を知る事ができる。又、上記静止側軌道に発生した異常と、上記各転動体の転動面に発生した異常とに就いては、（回転側軌道輪の回転速度が既知の一定値である限り）変動の周波数に基づいて、これら各部に異常が発生した事の特定もできる。上記回転側軌道に発生した異常に就いては、静止側軌道の異常にも転動面の異常にも対応しない周波数の変動が発生している事で、間接的に（消去法で）異常が発生した部位の特定を行なえる。更に、上記回転側軌道輪の回転速度を検出する為の回転速度検出用センサを設ければ、この回転側軌道輪の回転速度が変化する場合でも異常が発生した事を検知でき、この異常が何れの部分に発生したかを、直接的に特定できる。
【００２７】
上記公転速度検出用センサや上記回転速度検出用センサは、車両の走行安定性確保を図るべく、転がり軸受ユニットに負荷される荷重を測定する構造の為にこの転がり軸受ユニットに組み込まれるもので、転がり軸受ユニットの異常の有無を判定するだけの為に設置するものではない。本発明では、この異常の有無を判定する為の情報を、上記公転速度検出用センサや上記回転速度検出用センサの検出信号から得ており、しかも、これら各速度検出用センサは、従来からＡＢＳやＴＣＳの制御用信号を得る為に広く使用されている、安価なセンサを用いる事ができる。従って、低コストで構成できて、上記荷重を測定する事に加え、上記異常の有無の判定を行なえる構造を実現できる。そして、警告灯やブザー等の警告手段を、運転席のダッシュボードや操作パネル等、運転者や使用者が気付き易い部分に設置し、判定器が上記異常があると判定した場合に上記警告手段により警報を発する様にすれば、上記転がり軸受ユニットに異常が発生した事実を、運転者や使用者に速やかに伝える事ができる。この為、異常が軽度のうちに対策を講じる事が可能になり、転がり軸受ユニットを組み込んだ自動車や各種機械装置に、より重大な損傷を生じる事を、有効に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、各転動体に接触角を付与すると共に、外輪軌道と内輪軌道との間に設けられた１列の転動体の公転速度を検出する１個の公転速度検出用センサに加えて、転がり軸受ユニット部分に存在する、上記１列の転動体の公転速度とは別の、回転方向に関する速度を検出する別の速度検出用センサを設ける。更に、この別の速度検出用センサの検出信号と上記公転速度検出用センサの検出信号とに基づいて、外輪相当部材と内輪相当部材との間に作用する荷重を求める演算器を備える。上記回転方向に関する速度とは、別の列（第２列）の転動体の公転速度、或は、外輪相当部材と内輪相当部材とのうちの一方で使用時に回転する回転側軌道輪の回転速度である。
この様な構成を採用すれば、上記回転側軌道輪の回転速度が変動する場合でも、上記荷重を求められる他、判定器による異常判定の有無の判定も行なえる。
【００２９】
上述の様な請求項２に記載した発明を実施する場合に、更に好ましくは、例えば請求項５に記載した様に、上記１列の転動体の公転速度とは別の、回転方向に関する速度を、外輪相当部材と内輪相当部材とのうちの一方で使用時に回転する、回転側軌道輪の回転速度とする。そして、上記別の速度検出用センサを、この回転側軌道輪の回転速度を検出する為の回転速度検出用センサとする。
この様な請求項５に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項６に記載した様に、判定器は、実変化状態での公転速度と回転側軌道輪の回転速度との比の変動が、正常変化状態での公転速度と回転側軌道輪の回転速度との比の変動よりも大きくなった場合に、転がり軸受ユニットに異常がある旨を表す信号を出す。
この様な請求項６に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項７に記載した様に、判定器は、公転１次の周波数よりも高い周波数帯域で、実変化状態での公転速度と回転側軌道輪の回転速度との比の変動が、正常変化状態での公転速度と回転側軌道輪の回転速度との比の変動よりも大きくなった場合に、転がり軸受ユニットに異常がある旨を表す信号を出す。
或は、請求項１１に記載した様に、判定器は、実変化状態に関する公転速度と回転側軌道輪の回転速度との比の変動を包絡線処理した波形の周波数分析を行なってから、予めメモリに記憶された正常変化状態に関する公転速度と回転側軌道輪の回転速度との比の変動を包絡線処理した波形の周波数分析の結果と比較する。そして、これら両状態の比の変動の周期に予め設定した閾値を越える差が存在する場合に、転がり軸受ユニットに異常がある旨を表す信号を出す。
或は、請求項１２に記載した様に、判定器は、実変化状態に関する公転速度と回転側軌道輪の回転速度との比の絶対値が閾値を越えた場合に、転がり軸受ユニットに異常がある旨を表す信号を出す。
この様に構成すれば、上記回転側軌道輪の回転速度が変動する場合でも、上記荷重を精度良く求められる他、判定器による異常判定の有無の判定も精度良く行なえる。
【００３０】
又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項３に記載した様に、判定器は、実変化状態での公転速度の変動が正常変化状態での公転速度の変動よりも大きくなった場合に、転がり軸受ユニットに異常がある旨を表す信号を出す。
この様な請求項３に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項４に記載した様に、判定器は、公転１次の周波数よりも高い周波数帯域で、実変化状態での公転速度の変動が正常変化状態での公転速度の変動よりも大きくなった場合に、転がり軸受ユニットに異常がある旨を表す信号を出す。
或は、請求項８に記載した様に、判定器は、実変化状態に関する公転速度変動の周期分析を行なってから、予めメモリに記憶された正常変化状態に関する公転速度変動の周期分析と比較する。そして、これら両状態の公転速度変動の周期に予め設定した閾値を越える差が存在する場合に、転がり軸受ユニットに異常がある旨を表す信号を出す。
或は、請求項９に記載した様に、判定器は、実変化状態に関する公転速度と回転側軌道輪の回転速度との比の変動の周期分析を行なってから、予めメモリに記憶された正常変化状態に関する公転速度と回転側軌道輪の回転速度との比の変動の周期分析と比較する。そして、これら両状態の比の変動の周期に予め設定した閾値を越える差が存在する場合に、転がり軸受ユニットに異常がある旨を表す信号を出す。
或は、請求項１０に記載した様に、判定器は、実変化状態に関する公転速度変動を包絡線処理した波形の周波数分析を行なってから、予めメモリに記憶された正常変化状態に関する公転速度変動を包絡線処理した波形の周波数分析の結果と比較する。そして、これら両状態の公転速度変動の周期に予め設定した閾値を越える差が存在する場合に、転がり軸受ユニットに異常がある旨を表す信号を出す。
この様に構成する事によっても、判定器による異常判定の有無の判定を精度良く行なえる。
【００３１】
更に、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項１３に記載した様に、外輪相当部材の内周面に形成した複列の外輪軌道と、内輪相当部材の外周面に形成した複列の内輪軌道との間に、各軌道列毎に複数個ずつの転動体を設ける。そして、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材とのうちの一方の軌道輪に車輪を支持固定し、他方の軌道輪を懸架装置に支持固定した状態で使用する。
この様な構成を採用すれば、自動車の車輪を回転自在に支持する為の転がり軸受ユニットに加わる荷重を測定し、ＡＢＳ、ＴＣＳ、ＶＳＣ等の走行状態安定化装置に関して高度の制御を可能にすると共に、上記転がり軸受ユニットの異常を早期に検知して、修理工場迄自走する事を可能にできる。
【実施例１】
【００３２】
前述の図１、５を参照しつつ、本発明の実施例１に就いて（図１、５を参照する点は、後述の実施例２〜５に就いても同様）説明する。尚、本実施例の特徴は、転がり軸受ユニットの転がり接触部（各転動体８ａ、８ｂの転動面、外輪軌道２、２、内輪軌道１４、１４）に、剥離、圧痕等の欠陥（異常）が発生した場合に、上記各転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc の変動に基づいてこの異常を検知する点にある。その他の部分の構成及び作用は、上記図１、５に示した先発明の場合と同様である。又、本発明の特徴部分は、公転速度検出用センサ６ａ、６ｂ及び回転速度検出用センサ７、７ａの検出信号を受け入れた、マイクロコンピュータを内蔵した制御器部分にあり、図面に表れる構造に関しては、上記先発明と同様である。就いては、重複する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本実施例の特徴部分を中心に説明する。尚、本発明により転がり軸受ユニットの異常の有無を判定する為の構造を実現する為には、上記各センサ６ａ、６ｂ、７、７ａの設置位置は問わない。要は、上記各転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc 、ハブ１１の回転速度ｎi を検出できれば良く、上記設置位置や、上記各センサ６ａ、６ｂ、７、７ａの検出信号を送る為のハーネスの配設状態は、転がり軸受ユニットの構造や構造に応じて設計的に定める。但し、図１、５に示す様に、複数のセンサをまとめてセンサユニット４、４ａを構成すれば、部品管理や組み付け作業の容易化に基づく、コスト低減を図れる。
【００３３】
又、上記各センサ６ａ、６ｂ、７、７ａを構成する、速度を検出する為の素子の種類も、特に問わない。例えば、ＡＢＳ制御用の回転速度検出用センサとして一般的な、ホール素子、ホールＩＣ、ＭＲ素子、ＧＭＲ素子、ＭＩ素子等が、低コストで信頼性が高い事から、好ましく使用できる。即ち、上記各転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc を検出する為には、渦電流を利用した非接触形の変位検出素子や、光を利用した検出素子を使用する事もできるが、コスト或は信頼性の面で問題を生じる可能性がある。これに対して、上記ホール素子、ホールＩＣ、ＭＲ素子、ＧＭＲ素子、ＭＩ素子等の素子は、ＡＢＳ制御用に従来から広く使用されていて信頼性が高く、しかも、低コストな上に取り扱い容易である事から、好ましく利用できる。
【００３４】
更に、上記各転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc を、保持器９ａ、９ｂの回転速度として検出する場合は、図１、５に示す様に、この保持器９ａ、９ｂに公転速度検出用エンコーダ１０ａ、１０ｂを結合固定する他、保持器を磁性粉を混入した合成樹脂製とし、この保持器自体にＳ極とＮ極とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置する事もできる。又、公転速度検出用センサの側に永久磁石を設ける代わりに、公転速度検出用エンコーダを、（永久磁石でない）単なる磁性材製とする事もできる。この場合には、凹凸や孔を円周方向に関して等間隔に形成した磁性材製の公転速度検出用エンコーダを保持器の一部に結合固定したり、磁性材製の保持器自体の一部に凹凸を設ける事ができる。更に、上記各転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc を、上記各保持器９ａ、９ｂの回転速度としてではなく、直接測定する事もできる。この場合には、上記各転動体８ａ、８ｂを磁性体とする。又、公転速度検出用センサとして、これら各転動体８ａ、８ｂと対向する磁気検出素子と、この磁気検出素子を挟んでこれら各転動体８ａ、８ｂと反対側に設置した永久磁石とから構成する。そして、これら各転動体８ａ、８ｂが上記磁気検出素子の近傍を通過する際の、この磁気検出素子を通過する磁束の変化に基づくこの磁気検出素子の特性変化の周期（或は周波数）によって、上記公転速度ｎc を求める。
【００３５】
例えば、図１或は図５に示した構造で、転がり軸受ユニットの運転時に相手面と転がり接触する面である、外輪軌道２、２、内輪軌道１４、１４、各転動体８ａ、８ｂの転動面のうちの何れかの面に、剥離、圧痕等の欠陥が発生すると、上記転がり軸受ユニットに振動が発生する。そして、この振動は、上記各転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc の変動として現れる。そこで、予め実験、或はコンピュータシミュレーション等により、上記転がり軸受ユニットの仕様等に応じて適切な閾値を設定し、判定器として機能する前記制御器に組み込んだマイクロコンピュータにインストールするソフトウェア中に組み込んでおく。この様にすれば、上記判定器が、上記転がり軸受ユニットに、上記欠陥に基づく異常があるか否かを判定できる。
【００３６】
例えば上記実験は、正常な転がり軸受ユニットと、上記欠陥が発生している（異常である）が、未だ多少は（自走して修理工場に持ち込める程度には）運転継続が可能な転がり軸受ユニットとを用意し、ハブ１１を回転させつつ上記各転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc の変動を測定する事で行なう。そして、上記正常な転がり軸受ユニットの公転速度変動を勘案しつつ、上記欠陥が発生している転がり軸受ユニットの運転時に発生する公転速度ｎc の変動に基づいて、上記閾値を決定する。上記判定器は、複列に配置された転動体８ａ、８ｂのうち、何れか一方（又は双方）の転動体８ａ、８ａ（又は８ｂ、８ｂ）の公転速度ｎc の変動が閾値を超えた場合に、上記転がり軸受ユニットに異常が発生したと判定し、その旨を表す信号を出力する。上記制御器は、この信号に基づいて警告灯、ブザー等の警報手段を駆動し、運転者に、修理を促す警報を発する。
【００３７】
尚、前述の（１）式から明らかな通り、上記各転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc は、上記ハブ１１の回転速度ｎi によっても変動する（この回転速度ｎi に比例して公転速度ｎc が変化する）。従って、車輪支持用の転がり軸受ユニットの如く、ハブ１１等の回転側軌道輪の回転速度ｎi が変化する転がり軸受ユニットの場合には、上記閾値は、公転速度ｎc の絶対値としてではなく、公転速度ｎc と回転速度ｎi との比（ｎc ／ｎi ）として設定する。この場合に制御器は、前記公転速度検出用センサ６ａ、６ｂの検出信号と前記回転速度検出用センサ７、７ａの検出信号とに基づいて、上記各転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc と上記ハブ１１の回転速度ｎi との比を算出し、この比の変動幅が閾値を超えた場合に、異常ありと判定する。この様にすれば、上記ハブ１１の回転速度変動に関係なく、この異常の有無の判定を、高い信頼性を確保しつつ行なえる。
【実施例２】
【００３８】
本実施例は、荷重変動や公転速度検出用エンコーダ１０ａ、１０ｂの振れ回り等に起因する低周波の変動の影響を排除して、転がり軸受ユニットの異常の有無の判定の信頼性を、より向上させるものである。本実施例に就いても、図１、５を参照しつつ説明する。前述の先発明に関する説明から明らかな様に、各転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc は、上記転がり軸受ユニットに加わる荷重の変化に伴って変化する。但し、この荷重変化に伴う公転速度ｎc の変化の周期は、剥離、圧痕等の欠陥に基づく公転速度ｎc の変動の周期に比べて相当に長い（低周波である）。又、この公転速度ｎc を検出する為の、上記公転速度検出用エンコーダ１０ａ、１０ｂの回転中心と幾何中心とは、ポケット隙間の存在等により完全に一致する事は希であり、これら両中心の不一致に基づく上記振れ回りに基づいて、上記各転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc には、公転１次の変動成分が発生する。上記荷重変化に伴う公転速度ｎc の変動の周期は、一般的には（車両の走行速度が余程低速でない限り）、上記公転１次の変動成分よりも長く（低周波に）なる。従って、この公転１次の変動成分よりも低周波の変動を、異常有無の判定に利用しない様にすれば、上記欠陥以外の原因で発生する公転速度ｎc の変動の影響をなくして、上記異常の有無の判定の信頼性を高められる（異常がないにも拘らず、異常ありと判定する事を防止できる）。
【００３９】
この様な事情に鑑みて本実施例の場合には、上記公転１次の周波数成分よりも高い周波数成分の公転速度ｎc 、又は、この公転速度ｎc とハブ１１の回転速度ｎi との比（ｎc ／ｎi ）の変動が閾値を超えた場合に、上記転がり軸受ユニットに異常があると判定する事で、上記判定の信頼性を高める様にしている。上記公転１次の周波数成分よりも高い周波数成分の公転速度ｎc （又は比）に基づいて上記判定を行なうべく、この公転１次の周波数成分及びこの公転１次よりも低い周波数成分を除去する為には、カットオフ周波数を可変な、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を利用する。この場合に、ＨＰＦのカットオフ周波数を、公転速度検出用センサ６ａ、６ｂ、又は、回転速度検出用センサ７、７ａの検出信号に基づいて変化させる。
【００４０】
このうちの公転速度検出用センサ６ａ、６ｂの検出信号に基づく場合には、この検出信号に基づいて求めた前記各転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc から、上記公転１次の周波数を直接求めて、上記カットオフ周波数（＝公転１次の周波数）を変化させる。これに対して、上記回転速度検出用センサ７、７ａの検出信号に基づく場合には、この検出信号に基づいて求めた上記ハブ１１の回転速度ｎi から、前述の（１）式に基づいて上記各転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc を求める事により、上記公転１次の周波数を求め、上記カットオフ周波数を変化させる。何れにしても、上記ＨＰＦにより公転１次よりも低い周波数成分を除去又は減衰させてから、上記公転速度ｎc 、又は、この公転速度ｎc とハブ１１の回転速度ｎi の比の変動を閾値と比較する事で、上記判定の信頼性を高められる。
【実施例３】
【００４１】
本実施例は、転がり軸受ユニットの転がり接触部に剥離、圧痕等の欠陥が発生した場合に、この転がり軸受ユニットに異常が発生したと判定するのに加えて、異常が発生した部分を特定できる様にするものである。上記転がり軸受ユニットの転がり接触部に欠陥が発生すると、前述した様にこの転がり軸受ユニットに振動が発生し、この振動に基づいて、各転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc の変動が大きくなる。即ち、ハブ１１の回転速度ｎi が一定の場合にはこの公転速度ｎc が変動し、このハブ１１の回転速度ｎi が変化した場合には、この公転速度ｎc とこのハブ１１の回転速度ｎi との比（ｎc ／ｎi ）の変動が大きくなる。
【００４２】
図１、５に示す様に、回転しない外輪１の内径側に配置したハブ１１が回転する、所謂内輪回転型の転がり軸受ユニットの場合には、上記外輪１の内周面に形成した何れかの外輪軌道２に、剥離や圧痕等の欠陥が発生すると、次の（２）式で表される周期Ｔ1 、周波数ｆ1 の振動が発生する。尚、この（２）式中のｚは各列毎の転動体８ａ、８ａ（又は８ｂ、８ｂ）の数を、ｆc はこれら各転動体８ａ、８ｂの公転周波数を、それぞれ示している。
Ｔ1 ＝１／ｆ1 ＝１／（ｚ・ｆc ）  −−−  （２）
一方、回転側軌道輪であるハブ１１の外周面に形成した何れかの内輪軌道１４に欠陥が発生した場合には、次の（３）式で表される周期Ｔ2 、周波数ｆ2 の振動が発生する。尚、この（３）式中のｆr は、上記ハブ１１（に固定した車輪）の回転周波数である。
Ｔ2 ＝１／ｆ2 ＝１／｛ｚ・（ｆr −ｆc ）｝  −−−  （３）
更に、何れかの転動体８ａ（又は８ｂ）の転動面に欠陥が発生した場合は、次の（４）式で表される周期Ｔ3 、周波数ｆ3 の振動が発生する。
Ｔ3 ＝１／ｆ3 ＝１／（２・ｆb ）  −−−  （４）
尚、この（４）式中のｆb は、上記転動体８ａ（又は８ｂ）の自転周波数であり、この自転周波数ｆb は、次の（５）式で表される、この転動体８ａ（又は８ｂ）の自転速度ｎb から求められる（ｆb ＝１／ｎb ）。
ｎb ＝｛（Ｄ／ｄ）−（ｄ・cos2α／Ｄ）｝・｛（ｎo −ｎi ）／２｝  −−−  （５）
この（５）式中のＤ、ｄ、α、ｎi 、ｎo は、前述の（１）式部分で説明した通り、各転動体８ａ、８ｂのピッチ円直径（Ｄ）、これら各転動体８ａ、８ｂの直径（ｄ）、これら各転動体の接触角（α）、上記ハブ１１の回転速度（ｎi ）及び上記外輪１の回転速度（ｎo 、図１、５の構造の場合にはｎo ＝０）である。
【００４３】
上記（２）〜（３）式中の公転周波数ｆc は、公転速度検出用センサ６ａ（又は６ｂ）により検出した上記転動体８ａ（又は８ｂ）の公転速度ｎc から、同じく回転周波数ｆr は回転速度検出用センサ７、７ａが検出する上記ハブ１１の回転速度ｎi から、それぞれ求められる。又、上記転動体８ａ（又は８ｂ）の自転周波数ｆb は、前記転がり軸受ユニットの諸元（各転動体８ａ、８ｂのピッチ円直径Ｄ、直径ｄ、接触角α）及び上記ハブ１１の回転速度ｎi が分かれば計算できる。
【００４４】
そこで、本実施例の場合には、転がり軸受ユニットの転がり接触部に欠陥が発生した場合に、この転がり軸受ユニットに異常が発生したと判定するのに加えて、異常が発生した部分を特定すべく、上記（２）〜（４）式で表される振動の周期Ｔ1 〜Ｔ3 、又は、これら各周期Ｔ1 〜Ｔ3 の高次成分（次数）に関して、適切な閾値を設定しておく。異常の有無を判定する際には、上記転動体８ａ（又は８ｂ）の公転速度ｎc 自体の変動、又は、この公転速度ｎc と上記ハブ１１の回転速度ｎi との比（ｎc ／ｎi ）の変動を周波数分析する。そして、上記各周期Ｔ1 〜Ｔ3 の振動が上記閾値を超えたら異常と判断する。この場合に、何れの周期の振動が閾値を越えたかに基づいて、上記転がり軸受ユニットの転がり接触部のうちの何れの部分に欠陥が発生したかを特定する事ができる。
【実施例４】
【００４５】
本実施例の場合には、異常有無の判定に関する信頼性を向上させる為に、各転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc 自体の変動、或はこの公転速度ｎc とハブ１１の回転速度ｎi との比（ｎc ／ｎi ）の変動を観察する場合に、上記公転速度ｎc を表す信号、又は、この比（ｎc ／ｎi ）に関する信号を包絡線処理（エンベロープ処理）した後、周波数分析する。転がり軸受ユニットの転がり接触部に剥離、圧痕等の欠陥が発生してこれに基づく振動が発生すると、上記各転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc （保持器９ａ、９ｂの回転速度）、又は上記比（ｎc ／ｎi ）の変動が大きくなるが、上記公転速度ｎc を表す信号、又は、この比（ｎc ／ｎi ）に関する信号をそのまま（直接的に）観察しても、上記欠陥に基づく変動を見付け出しにくい場合がある。これに対して、上記公転速度ｎc を表す信号、又は、上記比（ｎc ／ｎi ）に関する信号に包絡線処理を施す事で、上記欠陥に基づく変動成分を明確に抽出できる。従って、本実施例の様に、上記公転速度ｎc を表す信号、又は、上記比（ｎc ／ｎi ）に関する信号に包絡線処理を施した後、周波数分析を行なう事で、上記欠陥に基づく変動成分を明りょうにできる。この結果、転がり軸受ユニットに欠陥が発生しているか否か、発生している場合には何れの部分に発生しているかを、高い信頼性で判定乃至特定できる。
【実施例５】
【００４６】
本発明を実施する場合、上述の実施例１〜４の様にして、各転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc 自体の変動、或はこの公転速度ｎc とハブ１１の回転速度ｎi との比（ｎc ／ｎi ）の変動を観察し、適切な閾値と比較する他、各種方法で閾値との比較を行なえる。例えば、上記公転速度ｎc の変化に対応して、前述した（２）〜（４）式で表される振動の周期Ｔ1 〜Ｔ3 （或はその逆数である周波数ｆ1 〜ｆ3 ）を求め、これら各周期Ｔ1 〜Ｔ3 （或は周波数ｆ1 〜ｆ3 ）の次数毎に（１次、２次・・・毎に）別の閾値を設定する事もできる。この様に、次数毎に変動の大きさに関する閾値を異ならせる事で、転がり軸受ユニットに欠陥が生じているか否かの判定の信頼性を、より向上させる事ができる。
【００４７】
又、前述の（１）式から、上記比（ｎc ／ｎi ）の標準値を、上記転がり軸受ユニットの諸元（各転動体８ａ、８ｂのピッチ円直径Ｄ、直径ｄ、接触角α）から求められる事が分かる。従って、上記比（ｎc ／ｎi ）に関して適切な閾値を、標準状態との間のずれの大きさとして設定し、その時点での比（ｎc ／ｎi ）の値とこの標準状態とのずれの大きさが上記閾値を越えた場合に、上記転がり軸受ユニットの異常が発生したと判定する事もできる。
【００４８】
尚、転がり軸受ユニットに異常が発生したか否かは、この転がり軸受ユニットを構成するハブ１１の回転速度ｎi の変動の大きさ、変動の周期（周波数）を分析する事によって判定する事も、理論的には可能である。但し、上記回転速度ｎi に関する情報のみで判定しようとした場合、欠陥に基づく変動が小さい為、公転速度ｎc に関する情報を利用する場合に比べて精度的に劣る。しかも、上記ハブ１１の回転速度ｎi の変動の周期、周波数及び次数を特定したり、フィルタリングする時に誤差を生じる。従って、本発明の様に、公転速度ｎc の変動、或はこの公転速度ｎc とハブ１１の回転速度ｎi との比（ｎc ／ｎi ）の変動に基づいて、上記転がり軸受ユニットに異常が発生したか否かを判定する事が好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】先発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置の第１例の断面図。
【図２】先発明により荷重を求められる理由を説明する為の模式図。
【図３】同じく、各列の公転速度とハブの回転速度との比と、ラジアル荷重との関係を示す線図。
【図４】同じく、各列の公転速度とハブの回転速度との比と、アキシアル荷重との関係を示す線図。
【図５】先発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置の第２例の断面図。
【符号の説明】
【００５０】
１    外輪
２    外輪軌道
３    取付孔
４、４ａ  センサユニット
５、５ａ  先端部
６ａ、６ｂ  公転速度検出用センサ
７、７ａ  回転速度検出用センサ
８ａ、８ｂ  転動体
９ａ、９ｂ  保持器
１０ａ、１０ｂ  公転速度検出用エンコーダ
１１    ハブ
１２、１２ａ  回転速度検出用エンコーダ
１３    カバー
１４    内輪軌道
【図１】
2005265035.tif 000003
【図２】
2005265035.tif 000004
【図３】
2005265035.tif 000005
【図４】
2005265035.tif 000006
【図５】
2005265035.tif 000007